具有面内四极磁场的旋转玻色-爱因斯坦凝聚体的基态结构研究

通过虚时演化方法研究了具有面内四极磁场的旋转玻色-爱因斯坦凝聚体的基态结构.结果发现:面内四极磁场和旋转双重作用可导致中央Mermin-Ho涡旋的产生;随着磁场梯度增强,Mermin-Ho涡旋周围环绕的涡旋趋向对称化排布;在四极磁场下,密度相互作用和自旋交换相互作用作为体系的调控参数,可以控制Mermin-Ho涡旋周围的涡旋数目;该体系自旋结构中存在双曲型meron和half-skyrmion两种拓扑结构.     

偏振-高光谱多维光信息的番茄叶片营养诊断

以Venlo型温室中无土栽培模式下自行培育的25%,50%,75%,100%,150%五个梯度水平的氮、磷、钾营养胁迫样本为研究对象,利用高光谱成像系统以及课题组自行研发的偏振反射光谱测量分析系统分别采集不同氮磷钾营养水平番茄叶片的偏振光谱和高光谱数据。通过扫描电镜分析阐明营养胁迫叶片非光滑表面的凹凸和质地发生的一系列变化与偏振反射辐射之间具有一定的联系。由斯托克斯公式将偏振光谱换算成偏振度后,提取偏振度与氮磷钾实测值之间的各4个偏振度特征;同时将高光谱数据经过主成分分析降维并确定氮磷钾各4个特征波长,再通过相关分析法提取这4个特征波长下的各8个高光谱图像纹理特征。偏振度特征与高光谱纹理特征相加累计氮磷钾各12个特征作为支持向量回归(SVR)的输入变量。对这12个特征变量进行最大—最小值归一化后,采用SVR建立番茄氮磷钾营养水平的定量诊断模型,求得氮的相关系数r=0.961 8,均方根误差RMSE=0.451;磷的相关系数r=0.916 3,均方根误差RMSE=0.620;钾的相关系数r=0.940 6,均方根误差RMSE=0.494。研究结果表明采用偏振反射光谱结合高光谱的多维光信息融合技术能够建立精度较高的番茄营养水平预测模型,具有较好的诊断作用,对于提高模型的精度和专用仪器的开发具有一定的指导意义,为番茄养分含量的快速检测提供了新的思路。     

表面织构对界面接触参数影响的实验研究

机械接触表面的接触刚度和接触阻尼是直接影响界面振动水平的两个重要动力学参数。本文介绍了一种测试机械连接界面接触刚度和接触阻尼的实验装置和方法,并针对用两种不同加工方法(激光加工及线切割)加工出的具有不同尺寸织构的试样与光滑平面相接触的界面进行了测量,初步探索了平面接触刚度和接触阻尼的表面织构效应,并得出结论：织构及润滑对接触刚度会产生一定影响,而实验中均未观察到这两者对接触阻尼有明显影响。     

Propagation and scattering of ultrasonic waves in polycrystals with arbitrary crystallite and macroscopic texture symmetries

A general ultrasonic attenuation model for a polycrystal with arbitrary macroscopic texture and triclinic ellipsoidal grains is described with proper accounting for the anisotropic Green’s function for the reference medium. The texture and the ellipsoidal grain frames in the model are independent and the wave propagation direction is arbitrary. The attenuation coefficients are obtained in the Born approximation accompanied by the Rayleigh and stochastic asymptotes. The scattering model displays statistical anisotropy due to two independent factors: (1) shape of the oriented grains and (2) preferred crystallographic orientation of the grains leading to macroscopic anisotropy of the homogenized reference medium. The model is applicable to most single phase polycrystalline materials that may occur as a result of thermomechanical manufacturing processes leading to different macrotextures and elongated-shaped grains. It predicts the strength of ultrasonic scattering and its dependence on frequency and propagation direction as a function of grain shape, grain crystallographic symmetry and macroscopic texture parameters and provides the texture-induced dependence of macroscopic ultrasonic velocity on propagation angle. It considers proper wave polarizations due to macroscopic anisotropy and scattering-induced transformations of waves with different polarizations. Competing effects of grain shape and texture on the attenuation are observed. In contrast to the macroscopically isotropic case, where in the stochastic regime the attenuation is highest in the direction of the longest ellipsoidal axis of the grain, the wave attenuation in the elongation direction may be suppressed or amplified by the texture with different effects on the quasilongitudinal and quasitransverse waves. The frequency behavior is also interestingly affected by texture: a hump in the total attenuation coefficient is found for the fast quasitransverse wave which is purely the result of macroscopic anisotropy and the existence of two quasitransverse waves; this hump is not observed in the macroscopically isotropic case. Striking differences of the texture effect on the directional dependences of the attenuation coefficients are found at low versus high frequencies.     

表面织构对刀具切削性能及前刀面摩擦特性的影响

为了研究刀具表面织构对切削性能的影响,通过控制前刀面上微凹坑的直径、深度和面积占有率等参数制备了两组表面高度算术平均值Sa相同的织构刀具.使用Talysurf CCI Lite非接触式三维光学轮廓仪对织构表面进行测量,采用ISO25178参数对测量表面进行表征;通过SL200KS接触角测量仪测量织构刀具前刀面湿润性的变化;随后在CA6140车床上进行45钢切削试验,研究不同织构对切削力、前刀面摩擦特性、工件表面粗糙度和切屑形变的影响.结果表明:合理的表面织构能够改善刀具的切削性能;切削液在前刀面铺展较快的织构刀具获得了较好的切削性能;凹坑直径、深度和面积占有率的协同作用对改善刀具切削性能至关重要,为了协调这三个织构参数,进一步研究三维表征参数Sku、Ssk、Sv、Vvv、Vvc、Sdv、Sda、Spd与刀具切削性能的关联性,为刀具表面设计提供了基础.     

高分子材料机械密封磨损特性及表面织构的影响

为提高金属/高分子材料机械密封的抗磨损性能,采用光刻-电解技术在316不锈钢表面制作微凹坑阵列形式的表面织构,与5种不同弹性模量的高分子材料组成摩擦副进行磨损试验.试验结果表明,对弹性模量最小的UHMWPE材料,表面织构起到了增磨作用,对其他四种弹性模量较高的材料,表面织构起到减磨作用,而且,随着高分子材料弹性模量的增大,表面织构表现出的减磨作用也随之增大.为解释这个现象,利用ANSYS有限元分析软件对摩擦副接触面进行了应力和变形分析,结果表明:织构化表面在接触过程中会产生应力集中和表面形变,材料的弹性模量越小,凹坑引起的变形越明显,可能产生的切削作用越显著.     

一种基于特征分析的偏振图像融合方法

偏振成像探测能反映出传统光学成像所无法反映的物体的信息,为了克服计算偏振参量图像丢失细节信息的不足,在已有偏振图像融合方法的基础上,提出一种基于综合图像特征的融合方法。相较于已有算法突出图像的某一方面特征,该算法提取图像的灰度特征、纹理特征和形状特征,据此确定融合权值,对图像进行融合,能够较好地反映目标的细节信息,融合后的图像相较于普通光强图像,方差、信息熵分别提高了12.6%、17.5%,平均梯度从0.59提高到1.83。针对该方法用到的特征维数较高的问题,提供了一种简化算法,耗时从3054降至1337。     

表面织构对内燃机缸套-活塞环系统摩擦性能的影响

设计了一种微凹坑表面织构,通过数控精密机械加工的方法制备于缸套切片表面,利用往复式摩擦磨损试验机研究了微凹坑织构在不同工况下的摩擦性能和对内燃机缸套-活塞环摩擦副摩擦性能的影响.试验数据表明:与无织构化表面相比,微凹坑织构的平均摩擦系数均有不同程度的变化,最大降幅达41.83%,最大增幅达33.68%.当微凹坑织构工作在合适的工况条件时,其摩擦性能比无织构化表面有明显的改善.对于某种具有固定几何参数的表面织构,存在一个合适工况条件使其能够最有效地改善摩擦学性能,该工况可为进一步研究提供依据并便于实际应用.此外,转速是影响表面织构改善表面润滑性能的主要因素,试样在不同转速下具有不同的接触电阻阻值变化规律和不同的摩擦系数变化趋势.而在不同转速下,载荷的变化对表面摩擦性能的影响规律也具有明显的差异性.     

多晶硅的反应离子刻蚀(R IE)制绒绒面研究

实验基于反应离子刻蚀(Reaction Ion Eatching RIE)技术进行的多晶硅片纳米绒面制备,这种结构的绒面可明显降低晶体硅电池反射率,提高电池短路电流.实验具体指将多晶硅片在同一条件混酸溶液中腐蚀去除表面损伤,然后利用RIE制绒技术进行不同尺寸纳米绒面制备,根据绒面变化分别调整工艺进行清洗及电池制备,发现绒面小到一定程度时RIE制绒过程造成的损伤不易清洗去除且抗反射SiNx膜沉积困难.所以多晶硅片RIE制绒不可单纯的追求小绒面和低反射率,实验证明纳米绒面凹坑尺寸最小应控制在240~360 nm才能更稳定地匹配清洗、沉积抗反射膜等工艺从而制备出高光电转换效率的多晶硅电池.